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Búsqueda de resistencia genética en la colección central colombiana CCC a la polilla guatemalteca de la papa y evaluación de un material transgénico :informe técnico final

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Academic year: 2020

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(1)MINISTERIO DE AGRICULTURA Y DESARROllO RURAl. PROYECTO. Búsqueda de Resistencia Genética en la Colección Central Colombiana -CCC- a la polilla Guatemalteca de la papa y Evaluación de un Material Transgénico.. Convenio. 081/02 Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural- Corpoica. INFORME TÉCNICO FINAL. Mosquera, Marzo de 2004.

(2) TABLA. CONTENIDO. Página. 1.. EQUIPO RESUMEN INTRODUCCiÓN ANTECEDENTES Y JUSTIFICACiÓN O&JETIVOS METAS MARCO CONCEPTUAL Antibiosis. 2. 3.. 5. 6.. 8.1. .1. 8.1.1.1 8.1. 8.1.2.1 8.2. 8.2.1. 8.2.2. 1 11. 12 14 14. Tolerancia METODOLOGíA resistencia en la Objetivo 1 Búsqueda de papa a la polilla Guatemalteca Colección Central Colombiana Tecia solanivora mediante un tamizado preliminar, el material Meta 1. disponible en la colección Colombiana frente al ataque la polilla Guatemalteca. por daño y desarrollo la plaga Meta 2. Identificar y seleccionar materiales la -CCCcaracterísticas promisorias rle(JaCles resistentes. Tamizado por desarrollo la Objetivo 2. Evaluar en condiciones de cuarentena, el material transgénico de la variedad pastusa desarrollado por el centro Internacional de la Papa, con resistencia a la polilla de la papa operculella frente al la polilla Meta 3. Introducir a el material pastusa" desarrollado en el Meta 4 en condiciones cuarentena en el transgénico introducido, frente al guatemalteca.. 92.1.1. 9.1.1.1. 18. 18. 19. fines de "parda. 25 1. Tibaitatá el de la polilla. 25. 9. 9.1 9.1.1 9.1.2 9.2. 9.. 1. 15 15 17 17 18. la y de accesiones Evaluación de recipientes Resultados por objetivos Objetivo 1. Búsqueda de de resistencia genética en la Colección Central Colombiana de papa a la polilla Guatemalteca solanivora Meta 1.. Evaluar mediante un tamizado (screening) preliminar, el en la central de papa al ataque de la polilla Guatemalteca Solanum chaucha y Solanum Evaluación de 96. 26 26 26. 29 31. 31. 31 33. 9 .. 1.1.2. Evaluación de 78 accesiones de Solanum tuberosum y 34 comerciales.. subespecie. 42.

(3) 9.2.1.1.3 9.2.1.2. 9.2.1.2.1 9.2.1.2.2 9.2.1.2.3 9.2.2. 9.2.2.1. 9.2.2.2. 9.2.2.3 10. 11. 12.. Evaluación de genotipos de la especie Solanum tuberosum subespecie andígena. Meta 2. Identificar y seleccionar materiales genéticos de la -CCCque presenten características promisorias para el desarrollo de variedades resistentes Selección de materiales de S. chaucha y S. phureja para segunda fase de selección Selección de materiales de S. tuberosum subespecie tuberosum variedades comerciales para segunda fase de selección . Selección de materiales de S. tuberosum subespecie andígena para segunda fase de selección Objetivo 2. Evaluar en condiciones de cuarentena, el material transgénico de la variedad parda pastusa desarrollado por el centro Internacional de la Papa, con resistencia a la polilla de la papa Phthorímaea opercu/ella (Zeller), frente al ataque de la polilla guatemalteca Meta 3. Introducir a Colombia al C.I. Tibaitatá , para fines de investigación, el material transgénico de la variedad "parda pastusa" desarrollado en el CIP. Meta 4 . Evaluar en condiciones de cuarentena en el C.1. Tibaitatá el material transgénico introducido, frente al ataque de la polilla guatemalteca Impacto de los resultados y proyecciones CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFíA ANEXOS. ¡¡¡. 51. 55 55 59. 60. 64 64. 65 65. 68 69 70 72.

(4) LISTA DE FIGURAS Página. Figura 1.. Fenotipo de tubérculos de la Colección Central Colombiana de papa mostrando la variabilidad y diversidad en formas, tamaños, colores.. (a) Disposición del material de la CCC en campo . (b) Cosecha y selección de tubérculos Figura 3. Unidad experimental constituida por un recipiente de icopor acondicionado con papel kraf en el fondo, un anillo de PVC y un tubérculo con una infestación de 10 larvas de la polilla Figura 4. Montaje y disposición de los experimentos de bloques incompletos para evaluación de genotipos frente a la polilla Guatemalteca Figura 5. Aspecto del tubérculo de papa con diferentes grados de daño ocasionado por la polilla Figura 6. Tubérculos de papa mostrando colores primarios y secundarios tanto de piel como de carne Figura 7. Diez accesiones que presentaron los niveles más altos de mortalidad de primer instar y consecuentemente las menores tasas de formación de pupas y emergencia de adultos en experimento preliminar Nivel de daño de diez accesiones que ofrecieron mayor resistencia Figura 8. al ataque de T. solanivora en experimento preliminar Figura 9. Agrupamiento por resistencia a T. solanivora en genotipos de chauchas y phurejas Figura 10. Respuesta de los genotipos seleccionados del cluster 4 y 5 al daño por Tecia solanivora en genotipos de S. chaucha y S. phureja Figura 11. Respuesta de los genotipos seleccionados de S. chaucha y S. phureja al sustrato utilizado por T. solanivora. 12. Figura 2.. Figura 12.. Figura 13.. Figura 14.. Figura 15.. Figura 16.. Figura 17.. Respuesta de los genotipos al número de pupas totales, al número de pupas no emergidas y al número de adultos de T. solanivora en genotipos de S. chaucha y S. phureja Genotipos seleccionados con promedios más bajos evaluados a la infestación utilizada en el segundo experimento de evaluación de genotipos de la subespecie tuberosum Respuesta de los 20 genotipos seleccionados de S. Tuberosum en segundo experimento a la formación de pupas, y pupas no emergidas Respuesta de los genotipos evaluados de S. tuberosum y variedades comerciales a la pérdida de peso total, discriminada por uso de sustrato y peso perdido por respiración Distribución de los genotipos de S. tuberosum y variedades comerciales dentro del dendograma. Agrupamiento por resistencia a T. solanivora Respuesta de algunas variedades comerciales al daño ocasionado por infestación controlada de T. solanivora en laboratorio. 19. 20. 21 21. 23. 28 29. 37 40 40. 41. 44. 45 46. 49 49. Figura 18.. Respuesta a la formación de pupas de la Polilla Guatemalteca en algunas variedades comerciales en condiciones de laboratorio iv. 50.

(5) Figura 19. Figura 20. Figura 21. Figura 22. Figura 23. Figura 24. Figura 25. Figura 26 Figura 27.. Figura 28. Figura 29.. Respuesta de genotipos seleccionados de S. andigena al ataque de Tecia Solanivora Respuesta de los genotipos seleccionados de la subespecie andígena a la formación y emergencia de pupas Dendograma general del ensayo con andigena y representación de clusters Representación bidimensional del cluster 1 en análisis de conglomerados de la subespecie andigena Número y rango de pupas realizando cien por ciento de daño en genotipos de: A: Chaucha y Phureja, B: tuberosum y C: andígena Respuesta de daño por rangos del experimento evaluando S. chaucha y S. phureja Respuesta al número de pupas por rangos de genotipos de S. chaucha y S. phureja Respuesta de genotipos de la subespecie tuberosum y variedades comerciales al daño por rangos con infestación de T. solanivora Respuesta de los genotipos de la subespecie tuberosum y variedades comerciales al desarrollo de pupas totales por rangos con infestación de T. solanivora Respuesta de los genotipos de la subespecie andígena por rangos de daño Respuesta de los genotipos de la subespecie andígena por rango de pupas totales. v. 52. 53 54 54 56 56 57 59. 59. 62 62.

(6) LISTA DE TABLAS. Página Tabla 1.. Descriptores utilizados por el Programa de Recursos Genéticos para evaluación morfológica de la Colección central Colombiana de papa Escala de daño y de resistencia con base en el porcentaje de daño Tabla 2. para evaluar genotipos de la Colección Central Colombiana de papa. Tabla 3. Resumen de las 10 accesiones con menor daño y formación de pupas en experimento con 77 accesiones del año 2002 Tabla 4. Resultados de anava y diferencia mínima de medias para ensayo evaluando tres densidades Tabla 5. Media para Número de larvas, No. de pupas, individuos totales y Porcentaje de daño en recipientes de icopor cubiertos con papel, tratados con humedad y sin humedad Tabla 6. Fechas de siembra, recolección y cantidad de genotipos de la Colección Central Colombiana por especie y subespecie Tabla 7. Genotipos no evaluados de la Colección Central Colombiana de papa por escasez de semilla, por limpieza de virus y por ataque de Phthorimaea operculella y bacteriosis. Número Consecutivo Tabla 8. Estadística simple y rango general y de los mejores cluster en las diferentes variables evaluadas del experimento con genotipos de Solanum chaucha y Solanum phureja Tabla 9. Valores de los Genotipos de chauchas y phurejas agrupados en los cluster 2 y 5 Tabla 10. Variedades comerciales evaluadas dentro del segundo experimento con la subespecie tuberosum, provenientes de una colección que existía en el Centro de Investigaciones Obonuco Tabla 11. Estadística simple y rangos para las diferentes variables en experimento con genotipos de ssp tuberosum Tabla 12. Genotipos seleccionados por análisis de conglomerados de la subespecie tuberosum frente al ataque de Tecia solanivora Tabla 13. Genotipos seleccionados de Solanum phureja y Solanum chaucha para una segunda fase de selección de los materiales y calificación por escala de daño y biológica Tabla 14. Genotipos seleccionados de Solanum tuberosum ssp. tuberosum para una segunda fase de evaluación y selección Tabla 15. Genotipos seleccionados de las subespecie andigena y algunos tuberosum con mejor respuesta de resistencia a la polilla guatemalteca. vi. 22 23 27 30. 31 32. 33. 36 39. 43 47 48. 58 61. 63.

(7) ANEXOS Página Anexo 1. Anexo 2.. Anexo 3.. Anexo 4. Anexo 5. Anexo 6.. Listado de tratamientos por accesiones de Solanum chaucha y S. phureja en evaluación de 2003 Aleatorización de tratamientos para evaluar los genotipos de la subespecie tuberosum y variedades comerciales de la Colección Central Colombiana de Papa Aleatorización de tratamientos para evaluar los genotipos de la subespecie andigena de la Colección Central Colombiana de Papa. Resumen de los resultados estadísticos para el experimento 1 de evaluación de genotipos de S. Chaucha y S. Phureja Resumen de los resultados estadísticos para el experimento de Solanum tuberosum subespecie tuberosum Resumen del análisis estadístico para el experimento de evaluación de los genotipos de S. tuberosum subespecie andigena. vii. 72. 73 74. 80 81. 82.

(8) 1. EQUIPO DE TRABAJO. Líder del Proyecto:. Aristóbulo López-Ávila. Ph .D.. Programa Nacional MIP. Investigador principal. Coejecutores:. Investigador servicios. Alejandro Cifuentes G. I.A. Programa Nacional MIP. Edgar Benítez. I.A M.Sc.. Programa Nacional de Biometría. Investigador. Iván Valbuena. 1. A. M.Sc.. Programa de Recursos Genéticos. Investigador. Marc Glislain. Ph.D.. Programa 2 CIP. Investigador. Jesús Gómez. Programa MIP. Auxiliar I. Jhon Huertas. Programa MIP. Orden de servicios. Auxiliares de Técnico. viii.

(9) 2. RESUMEN EJECUTIVO. Convenio: 081/02 Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural- Corpoica Fechas contractuales: Inicio: Enero de 2002. Finalización: Febrero de 2004 Título:. Búsqueda de Resistencia Genética en la Colección Central Colombiana -CCC- a la Polilla Guatemalteca de la papa y Evaluación de un Material Transgénico.. Antecedentes del proyecto Los problemas que enfrenta el Agricultor de la papa en Colombia, son tanto de orden técnico como socioeconómico . Dentro de los primeros, los insectos plagas Tecia so/anivora conocido como la polilla Guatemalteca y el gusano blanco, Premnotrypes vorax, junto con la enfermedad causada por el hongo Phytophthora /nfestans, conocida como gota o Tizón tardio, constituyen los mayores limitantes fitosanitarios en el cultivo . Para su control normalmente se utilizan los plaguicidas químicos, clasificados en las categorías toxicológicas más altas, lo cual implica grandes riesgos para la salud humana y el medio ambiente. Las plagas mencionadas pueden ocasionar daños en campo y almacén que superan en algunos casos el 50% . Para la polilla Guatemalteca se han estimado daños en promedio anual del 15 % equivalentes en perdidas económicas a unos $ 99.000.000.000 (Cevipapa, 2003) Con el fin de avanzar en la búsqueda de alternativas para el control de Tecia so/anivora, como el control genético por medio de variedades resistentes, es de vital importancia buscar fuentes de resistencia genética a la polilla guatemalteca, en los bancos de germoplasma disponibles. La Colección Central Colombiana de papa cuenta con cerca de 900 genotipos que deben ser evaluados a nivel de daño y desarrollo biológico frente al insecto plaga . De esta manera seleccionar genotipos promisorios por resistencia, y que a largo plazo puedan utilizarse para mejoramiento genético de la papa ya sea como alternativa de nuevas variedades o como progenitores. Se seleccionarán genotipos en diferentes especies y subespecies para posterior evaluación de reconfirmación en segunda fase de selección . Por otra parte , el Centro Internacional de la Papa -CIP- ha desarrollado un material Transgénico, con base en la variedad "parda pastusa" , mediante la incorporación del Gen Cry1Ab5 , de la bacteria Bacillus thuringiensis que le confiere resistencia a insectos plaga de la. ~ .' :( .. ~. .,. c :J. ...... \....J ~. o .. aJ. o ~ L~. o. J --' c:! o. I. ~ü. . .). u.1. I. el.

(10) familia Lepidóptera . Y que ha sido probado en el CIP (Lima, Perú) contra la polilla Phthorimaea operculella con buenos resultados. Dado que la polilla Guatemalteca pertenece al mismo grupo. taxonómico de Ph. operculella y que sus hábitos, daños e incidencia en el cultivo de la papa son similares , existen grandes posibilidades de que dicho material sea también resistente a T. solanivora. Esto ofrecería un potencial muy alto para el manejo de la polilla guatemalteca en. nuestras condiciones. Objetivo General. Búsqueda y selección de genotipos de papa con características promisorias de resistencia a la polilla Guatemalteca de la papa Tecia solanivora, como una alternativa para su manejo. Objetivos específicos. •. Búsqueda de fuentes de resistencia genética en la Colección Central Colombiana de papa a la polilla Guatemalteca Tecia solanivora. •. Evaluar en condiciones de cuarentena, el material transgénico de la variedad parda pastusa desarrollado por el centro Internacional de la Papa, con resistencia a la polilla de la papa Phthorimaea operculella (Zeller), frente al ataque de la polilla guatemalteca.. Metas. 1.. Evaluar mediante un tamizado preliminar, el material disponible en la Colección Central Colombiana de papa frente al ataque de la polilla Guatemalteca.. 2.. Identificar y seleccionar materiales genéticos de la -CCC- que presenten características promisorias para el desarrollo de variedades resistentes .. 3.. Introducir a Colombia al C.1. Tibaitatá , para fines de Investigación , el material transgénico de la variedad Parda pastusa, frente al ataque de la polilla Guatemalteca.. 4.. Evaluar en condiciones de Cuarentena en el C.1. Tibaitatá el material transgénico introducido, frente al ataque de la polilla Guatemalteca..

(11) Metodología Experimento General de Tamizado por daño y desarrollo de Tecia solanivora Se realizó las siembras del material de la Colección Central de Papa para posterior evaluación por resistencia a Tecia solanivora . Se sembraron en campo cerca de 900 accesiones en diferentes especies de las cuales se evaluaron 842 clones .. Se utilizó una metodología general para el montaje, evaluación y selección de los materiales de la colección Central de papa Colombiana. Se evaluaron 842 accesiones de la Colección Central de papa Colombiana, discriminadas de la siguiente manera: 639 de la subespecie andígena, 78 de la subespecie tuberosum, 45 de la especie Solanum chaucha, 49 de la especie S. Phureja y 31 clones comerciales.. Se seleccionaron tubérculos de un peso aproximado de 30 g en promedio. Con estos se montó un experimento, en la unidad de cuarentena, con condiciones ambientales controladas, con un diseño de bloques incompletos con cinco repeticiones en el tiempo. Se realizaron tres experimentos, el primero con un diseño de. Bloques incompletos balanceado de 96. tratamientos, aleatorizados en 75 bloques, donde se evaluó el material de Solanum chaucha y Solanum phureja. El segundo con 120 tratamientos distribuidas sus repeticiones en 75 bloques,. se evaluó el material de Solanum tuberosum subespecie tuberosum y aproximadamente 31 clones comerciales. Y el tercer experimento con 632 tratamientos distribuidos en 395 bloques, se evaluó el material andigena. Cada genotipo correspondió a un tratamiento. La unidad experimental estuvo constituida por un tubérculo, ubicado en un recipiente de icopor, cubierto con una tapa modificada de tela negra seda poliéster, la cual le da condiciones de oscuridad e intercambio gaseoso. El interior del recipiente estuvo rodeado de un papel Kraf humedecido que además de evitar la estática del material de polipropileno facilita la pupación. En cada unidad experimental se liberaron 10 larvas en primer instar (recién emergidas), provenientes de la cría masiva de polilla que se tiene en el laboratorio. Esta metodología fue estandarizada previamente con varios experimentos. A los 40 días de montado los ensayos. se evaluó la. intensidad del daño, el número de pupas formadas, el Número de adultos, su sexo, el sustrato perdido total por la infestación y el consumo o sustrato utilizado por medio de repeticiones sin infestación. La selección de los genotipos se hizo estadísticamente por análisis de varianza, prueba de T y análisis Multivariado . Además se utilizó una escala de resistencia con base en daño de O a 4 donde O no presenta daño y 4 tiene 100% o daño total y una evaluación por.

(12) desarrollo biológico con respecto al número de pupas formadas en cada material. Con información de evaluaciones morfoagronómicas de la Colección Central de Papa en Tibaitatá se realizó una evaluación del efecto del color primario y secundario en piel y carne frente a las variables de consumo y daño, por medio de una prueba binom ial .. Resultados alcanzados Objetivo 1. Búsqueda de fuentes de resistencia genética en la Colección central Colombiana de papa a la polilla Guatemalteca Tecia solanivora. Meta. 1.. Evaluar mediante un tamizado. preliminar, el material . disponible en la colección. central Colombiana de papa frente al ataque de la polilla Guatemalteca.. Evaluación de accesiones de Solanum chaucha y Solanum phureja. En un primer experimento se evaluaron 96 genotipos en total, con 45 genotipos de S. chaucha y 49 genotipos de S. phureja inclu ido el clan 1 yema de huevo. Para este experimento se utilizaron además las variedades Diacol Capiro y Parda Pastusa para balancear el diseño de bloques incompletos al azar con 96 tratamientos y cinco repeticiones , lo cual permitió establecer 60 bloques.. Los resultados para la variable porcentaje de daño presentaron diferencias significativas al 0.05. Los genotipos mostraron daño entre 75 y 100 %. Las accesiones con menor daño y que están por debajo de la media fueron : 63 phu, 42 cha, 28phu, 17 phu, 13 phu, 21 cha, 30 cha, 12 cha y 52 phu .. De acuerdo con la escala de daño y a la escala establecida de resistencia los. genotipos evaluados de las especies Chauchas y Phurejas se encuentran en la categoría de susceptibles a altamente susceptibles , ya que presentan niveles de daño por encima del 75 %, aunque las dos variedades comerciales evaluadas como referencia también presentaron una respuesta similar. Además se observo que el 100 por ciento de daño se puede alcanzar con tan solo 2 a 3 larvas por tubérculo de las características mencionadas.. En las variables sustrato utilizado y pupas no emergidas hubo diferencias altamente significativas entre tratamientos . Hubo una respuesta favorable de los genotipos frente a la variable consumo ,. lo que demuestra que. existe variabilidad en los genotipos evaluados ,. 4.

(13) aunque puede en algunos casos estar influenciada por la perdida de peso individual del tubérculo, por el proceso de respiración que en estos genotipos es alto efecto que termina en brotación temprana. Los genotipos 17 cha, 28 phu y 22 phu mostraron menor consumo que las variedades Parda pastusa y Diacol Capiro , aunque estas y los genotipos 53 phu, 52 phu, 10 phu. y 40 cha tuvieron los menores niveles de peso perdido por respiración . El consumo medio por larva es de menos de un gramo, aproximadamente 0.7 gramos en promedio.. Para la variable pupas no emergidas existen diferencias significativas lo que podría sugerir un efecto antibiótico por prolongación del ciclo o muerte de inmaduros en algunos de los genotipos, especialmente en : 28 Cha , 31 Phu , 42 cha y 17 Phu con un promedio de 2 a 3 pupas . Se tomaron los promedios más altos en esta variable para la selección de genotipos. En la variable Número de pupas totales no se encontró diferencias en la formación de pupas, encontrándose que en los genotipos seleccionados en el cluster 4 y 5 presentan valores por debajo de la media 7. La no formación de pupas incide en menor consumo pero no en daño, por el umbral bajo . Para esta variable los genotipos con menor formación fueron 30 cha, 28 phu y 12 phu. Es de resaltar que algunos genotipos evitaron más del 50 % de la infestación utilizada.. En cuanto al análisis de conglomerados este estableció 5 cluster. En el cluster 2 y 5 se encuentran los genotipos con mejor respuesta en la evaluación realizada, de los cuales se tomaron los 20 mejores en orden ascentente para las variables pupas totales y porcentaje de daño.. En la evaluación de color con respecto a los tubérculos más oscuros existe alguna relación entre el color secundario de la piel y el consumo de las larvas. Es posible que en la piel existan sustancias que deprimen el consumo del sustrato por parte de las larvas . El color primario de piel y carne y color secundario de carne no mostraron diferencias entre tratamientos o genotipos frente al daño y formación de pupas .. Los. genotipos. preseleccionados. fueron. catalogados. como. susceptibles. a. altamente. susceptibles, pero están en el grupo estadísticamente diferente, contrarrestando la infestación con mortalidad de larvas entre el 30 y 55 %. Aunque por selección utilizando las escalas de daño y biológica no se encontraron clones resistentes , sería útil ver su respuesta frente a infestaciones de la polilla a nivel de campo correlacionadas con variables fisiológicas como longitud de estolones y profundidad de tuberización .. 5.

(14) Evaluación de genotipos de S. tuberosum ssp tuberosum y variedades comerciales. Se evaluaron 76 accesiones de Solanum fuberosum subespecie fuberosum y 34 clones en su mayoría variedades comerciales y se completó con 10 genotipos de la subespecie andigena para balancear el diseño. Se realizó análisis de varianza el cual determinó diferencias altamente significativas para las variables consumo, número de pupas totales , número de larvas . Para la variable número de machos hubo diferencias significativas al 0.05 de significancia .. Para la variable porcentaje de daño no hubo diferencias significativas aunque los promedios fueron los más bajos de los tres experimentos evaluados para esta variable . Es decir fue un grupo homogéneo en cuanto a la respuesta ofrecida . Este grupo procedente principalmente de selecciones por rendimiento , tamaño,. materia seca, días largos, precocidad , gravedad. especifica , entre otras en conjunto han homogenizado esta subespecie y que podrían estar repercutiendo en mayor dureza o mayor consistencia en estos tubérculos. Al parecer estas características estarían asociadas a un bajo estímulo de consumo de larvas de Tecia y por ende los tubérculos no serian preferidos por las larvas . Esto conllevaría a un tipo de resistencia estructural, por tejidos duros al daño o consumo por T. solanivora. Los genotipos con menor daño son 80 Tub, 99022223 , Pamba, 72 Tub, 26 Tub, 14 y 22 guata denominados comúnmente como Carriza e Ica Mutiscua. Estos genotipos presentaron un daño entre 50 y 60 % . Para la variable consumo los genotipos con mejor respuesta fueron 80 Tub , 342 And, 7 Tub y 72 Tub . Para pupas totales el mismo 80 tub , y los genotipos Carriza , 29 Tub e Ica Mutiscua, 342 And y 9 Tuberosum , los cuales evitaron cerca del 80 porciento de la infestación utilizada .. Para el color no hubo diferencias significativas ya que estos genotipos son homogéneos para esta característica. El color predominante en esta colección son los claros , pero los cinco mejores tratamientos presentan color primario oscuro, por esta razón es posible que el color tenga alguna acción de resistencia en estímulos de poco consumo y consecuentemente poco daño. En cuanto a la variable pupas no emergidas no hubo niveles tan altos que en phurejas y andigenas , es decir la variabilidad genética para esta respuesta es menor. En cuanto al agrupamiento el mejor genotipo combinando las variables fue el 27Tub el cual tuvo un valor medio en todas las variables y se ubicó en el cluster 5. Un segundo grupo con los 36 promedios más bajos en respuesta a daño , consumo y a pupas totales se encuentran en el cluster 1. De este cluster se seleccionaron los 20 materiales que presentaron los registros más bajos para. 6.

(15) daño y número de pupas totales. Estos genotipos oscilaron entre 50 y 80 % de daño y para desarrollo biológico están entre 1.2 y 4.5 pupas formadas , es decir evitaron entre 55 y 88 % la infestación utilizada . De los 20 genotipos. 5 son resistentes por escala biológica y 1. moderadamente resistente por escala de daño. Los demás registros están estrechamente. relacionados en su respuesta a los genotipos resistentes, por esta razón se tomaron para avanzar en la selección .. Evaluación de genotipos de Solanum tuberosum subespecie andígena. En este experimento se evaluaron 628 entradas de Solanum tuberosum subespecie andigena y 4 entradas de Solanum tuberosum subespecie tub erosum para balancear el diseño.. El análisis de varianza arrojó los siguientes resultados . Hubo diferencias altamente significativas para las variables de porcentaje de daño, consumo , número total de pupas, numero de adultos, número de machos y hembras, pero no para pupas no emergidas y número de larvas. En estas dos ultimas variables se observó que el efecto de antibiosis sobre prolongación del ciclo o de alguna fase del estado de desarrollo (estado larval o de pupa) y muerte de estado pupal no fue representativo. Sin embargo existen genotipos con algún grado sobresaliente. Existen diferencias en cuanto a consumo por efectos de toxinas o compuestos que inhiben el consumo , posible antocianinas.. Para la variable severidad el tratamiento con menor daño fue el 166, el cual corresponde al genotipo 232 andigena (4367.A) proveniente de Guican Boyaca, tuvo el menor daño con 45 % Y es igual estadísticamente a sus 32 siguientes tratamientos en forma ascendente, hasta el tratamiento 632 con 70 % de daño, es decir fue diferente a 600 tratamientos. El rango de daño en el experimento osciló entre 45 y 100%. Para la variable consumo el tratamiento con menor daño fue el 285 que corresponde a la accesión 188 con el nombre 4294 carriza procedente de Aquitania Boyacá . El promedio de consumo estuvo en 3.7 gramos y osciló de 0.156 a 15. El valor más alto puede deberse a un error experimental , aunque la media determina que el consumo fue bajo en estos genotipos, con la infestación utilizada .. Para la variable número de pupas totales el rango oscila según el estimado entre 1.4 y 9.97, con un promedio de 5.3. El tratamiento 477 que corresponde a la accesión 549 y al nombre 4899 Tocana Rosada presentó el menor valor con 1.4, es decir contrarrestó en 86 porciento en. 7.

(16) promedio la infestación utilizada. Para la variable pupas no emergidas el rango osciló entre O y 3.4. El. tratamiento con mayor valor lo registró la accesión 356 que corresponde a 4568 de. nombre Lizarazu, con 3.4 en promedio donde se aprecia posible antibiosis por pupas no emergidas. El promedio fue de 0.93 para esta variable .. En cuanto a la relación de hembras versus machos esta fue de 1: 1,13 con un promedio de 2.39 hembras y 2.12 machos es decir un promedio de adultos de 4.5 aproximadamente. Se encontraron diferencias significativas entre el color primario de la piel y la severidad y el color secundario de la carne con la variable consumo . Las antocianinas de algún modo afectan el consumo y posterior daño en estos genotipos .. El análisis de agrupamiento determino cinco grupos. El cluster 1 mostró los 128 genotipos con mejor promedio en las diferentes variables, y de este cluster se seleccionaron los 20 registros más bajos para las variables pupas totales y severidad. Estos tratamientos mostraron niveles entre 45 y 93 % de daño y de 1.4 a 3 pupas totales, es decir fracasó el 70 porciento de la infestación utilizada .. .....!.. .~. 1 '_. = c:::::. L. ( . C0 Meta 2.. Identificar y seleccionar materiales genéticos de la -CCC- que presenten características promisorias para el desarrollo de variedades resistentes.. 't ¿ e L. ....¿:. c..>. la mejor respuesta se complementó con análisis. multivariado, con la prueba de análisis cluster, el cual agrupa conjuntos de tratamientos con diferencias entre sí , y el cual se soporta en el análisis de varianza y en las variables con diferencias significativas que son las que más discriminan para la selección . Se realizo una selección amplia para evaluar posteriormente con una buena base y variabilidad genética para posibles diferentes características de resistencia a Tecia, como muerte de inmaduros (larvas y pupas), bajo daño, baja formación de pupas y bajo consumo.. Selección en So/anum phureja y So/anum Chaucha. No se pudo realizar selección de materiales resistentes al utilizar las escalas establecidas. Sin embargo podrían preseleccionarse los 20 genotipos menos susceptibles al daño y desarrollo de la polilla guatemalteca de los cluster 2 y 5 con base a los menores promedios para las variables analizadas pupas totales y porcentaje de daño. Dentro de esta preselección se encuentran 15. 8. o. w.J , ~ L..-'. ' .J. La selección de los tratamientos con. ~. .:. :{. J. , ..J. ca.

(17) clones de la especie Solanum phureja y 5 clones de la especie Solanum ch aucha, los cuales podrían dar respuestas diferentes en condiciones de cultivo, y sería útil su estudio para conocimiento y como un componente más, del mejoramiento de papa a nivel diploide.. Selección en So/anum tuberosum ssp tuberosum y variedades comerciales.. Se seleccionaron 20 genotipos con base principalmente en los resultados del análisis de varianza, análisis de conglomerados. Se utilizaron los promedios más bajos para pupas totales , menor daño, y se escogieron los 2 genotipos con mayor número de pupas no emergidas para identificar posible antibiosis, por muerte y prolongación de algún estado de desarrollo en particular larva y pupa . Dentro de la selección en este experimento se incluyen 11 genotipos de la subespecie tuberosum, 7 clones comerciales y dos clones de la subespecie andígena. De los 20 genotipos 5 son resistentes por escala biológica y 1 moderadamente resistente por escala de daño. Los demás registros están estrechamente relacionados en su respuesta a los genotipos resistentes, por esta razón se tomaron para avanzar en la selección .. Selección en So/anum tuberosum ssp andigena. La selección de materiales se realizó de acuerdo a las escalas utilizadas, partiendo de los promedios del estimado, tomando los valores más bajos de las variables que determinan daño y desarrollo biológico . Dado que en este experimento se incluyeron algunos genotipos del la subespecie tuberosum, al. hacer la selección de los 20 materiales mas promisorios se. incluyeron 17 clones de la subespecie andígena y 3 clones de tuberosum. Entre los mejores registros se encuentran por escala de daño 5 como moderadamente resistentes y por escala biológica 4 como resistentes y 16 como moderadamente susceptibles.. Objetivo 2. Evaluar en condiciones de. cuar~ntena,. el material transgénico de la variedad parda. pastusa desarrollado por el centro Internacional de la Papa, con resistencia a la polilla de la papa Phthorimaea operculella (Zeller) , frente al ataque de la polilla guatemalteca. Introducción y evaluación de material Transgénico .. Se llevaron a cabo varias gestiones ante el CIP para obtener el material Transgénico Bt, que inicialmente se habían comprometido a entregar para evaluación frente a T. solanivora .. 9.

(18) Dados, por un lado los retrazos en la obtención del perrniso en Colombia y un gran número de inconvenientes que también surgieron en el Perú para el envio del material, esta evaluación no se ha podido realizar y los últimos desarrollos muestran que no será posible hacerlo en el corto tiempo. Esto debido a que según nos informó nuestro contacto en el CIP, el Doctor Marc Glislain , "la mayoría de .directores y junta directiva están opuestos a seguir adelante con nuestros planes por el motivo de las reacciones negativas de los activistas que podrían alcanzar mucho ruido y cuestionamientos por parte de los donantes de los centros de investigación ... " Por lo cual en el CIP han decidido , antes de seguir adelante con los trabajos con material transgénico, adelantar una serie de estudios de impactos de estos materiales sobre la salud humana, sobre la ética, sobre el ambiente y sobre los aspectos socioeconómicos. Y con base en los resultados de estos trabajos , tomarán una decisión al respecto. Por lo anterior no se cumplió con el objetivo correspondiente en el proyecto .. El cumplimiento de los objetivos del proyecto en forma cuantitativa supera el 95 %, pero de manera cualitativa el inclumplimiento por el no suministro del material de CIP, puede considerarse mayor del 5%. En vista de lo anterior y de los posibles contratiempos que se puedan seguir presentando, Corpoica debería asumir su propio trabajo de desarrollo de material de papa Transgénica Bt, para afrontar a futuro el problema de la polilla guatemalteca, partiendo del permiso oficial del ICA que se obtuvo para estas actividades. En resumen de las 842 accesiones evaluadas se seleccionaron los 60 genotipos con los mejores promedios para las variables estimadas. Las especies chauchas y phurejas mostraron la mayor susceptibilidad, y las subespecies tuberosum y andigena mostraron una respuesta moderadamente resistente. Posibles mecanismos asociados a resistencia están antibiosis por bajo consumo, muerte y prolongación de la fase de pupa y a nivel de antixenosis o no preferencia resultaron altas mortalidades de larvas con las infestaciones utilizadas. Es importante seguir seleccionando materiales en forma precisa y verificable como fase previa para el inicio de programa de mejoramiento en papa con énfasis en resistencia a insectos y que puede en últimas beneficiar la cadena desde agricultores , consumidores y los agroecosistemas involucrados en esta actividad agrícola.. 10.

(19) INFORME TÉCNICO FINAL. 3. INTRODUCCiÓN Los problemas que enfrenta el Agricultor de la papa en Colombia, son tanto de orden técnico como económico, dentro del primero los insectos plagas Tecia sofanivora conocido como la polilla Guatemalteca y el gusano blanco, Premnotrypes vorax, junto con la enfermedad causada por el hongo P. Infestans, conocida como gota o Tizón tardio, constituyen los mayores limitantes fitosanitarios en el cultivo. Para su control normalmente se utilizan los plaguicidas químicos, clasificados en las categorías toxicológicas más altas, lo cual implica grandes riesgos para la salud humana y el medio ambiente . Las plagas mencionadas pueden ocasionar daños en campo y almacén que superan en muchos casos el 50%. Para la polilla Guatemalteca se han estimado daños en promedio anual del 15 % equivalentes en perdidas económicas a unos $ 99.000.000.000 (Cevipapa, 2003) Comunicación personal. El programa Nacional MIP desarrolla en la actualidad varios proyectos cuyos objetivos generales buscan generar y ajustar tecnologías para el manejo de los principales insectos plaga del cultivo de la papa como son el gusano blanco Premnotrypes vorax y las polillas Tecia sofanivora y Phthorimaea opercufella. Estos proyectos consideran diferentes estrategias de control y manejo. Desde las más convencionales como el control quimico, hasta el desarrollo de bioplaguicidas y otros agentes de control biológico o el uso de semioquímicos en trampas de feromona . Pero en la estrategia de resistencia genética convencional o mediante el uso de tecnologías más modernas como la transgénesis, poco o nada se ha avanzado y las propuestas son escasas. Frente a esta situación, se presenta esta propuesta con dos objetivos específicos: Adelantar una evaluación preliminar de Accesiones de la Colección Central Colombiana de Papa -CCCpor resistencia a. polilra Guatemalteca. Y evaluar en condiciones de cuarentena el material. transgénico de la variedad Parda pastusa, desarrollado por el Centro Internacional de la Papa CIP- con resistencia a la polilla de la papa Phthorimaea operculella (Zeller), frente al ataque de la polilla guatemalteca.. 11.

(20) 4. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACiÓN. Colombia junto con Ecuador, Perú, Bolivia y Chile constituye el grupo de países andinos donde se ubica el centro de origen de las especies silvestres y cultivadas de papa que se distribuyen y cultivan en todo el mundo. Debido a esto el país, además de poseer una gran variabilidad genotípica en los cultivares, ostenta igualmente una amplia posibilidad de variación en fuentes de resistencia genética a plagas, algunas de las cuales han coevolucionado con la planta a través de muchos años. La Colección Central de Papa Colombiana es considerada como la tercera colección de genotipos de papa más grande del mundo la cual conforma un depósito de adaptabilidad y estabilidad genética que sirve de salvaguardia ante el peligro potencial representado por los cambios medioambientales y económicos,. los patógenos, insectos plagas y sus biotipos. (Ligarreto G, 2001). Dentro de esta colección además se incluye la colección más rica en variabilidad con la especie S. Phureja, la cual tiene centro de diversidad al sur de Colombia y Norte de Ecuador. Algunos fenotipos de estas tres especies se muestran en la figura 1.. Figura 1. Fenotipos de tubérculos de la Colección Central Colombiana de papa mostrando la variabilidad y diversidad en formas, tamaños, colores.. En este departamento también se encuentran otras especies como S. chaucha que tienen también un alto valor culinario y agroindustrial y posiblemente fuentes de resistencia a factores bióticos y abióticos. Solanum tuberosum subespecie andigena que cuenta con una amplia participación en la colección con cerca de 688 materiales, los cuales tienen diversas cualidades excepcionales para consumo fresco y buenas características organolépticas y de calidad en sus tubérculos.. 12.

(21) Los problemas que enfrenta el agricultor de la papa en Colombia , son tanto de orden técnico como económico, dentro del primero, los insectos plaga Tecia solanivora conocido como la polilla guatemalteca y el gusano blanco Premnotrypes vorax, junto con la enfermedad causada por el hongo Phytophthora infestans, conocida como gota o tizón tardío , constituyen los mayores limitantes fitosanitarios del cultivo. Para su control normalmente se utilizan los plaguicidas químicos, clasificados en las categorías toxicológicas más altas , lo cual implica grandes riesgos para la salud humana y para el medio ambiente. Además afectan los costos de producción, la calidad del producto y en últimas la rentabilidad del cultivo . Las plagas mencionadas pueden ocasionar daños en campo y almacén que superan en muchos casos el 50 % de la producción. Yen ocasiones han obligado a declarar emergencia sanitaria en algunas zonas productoras de papa en el país. Una de las alternativas a este manejo de los problemas, que ayudaría a evitar o disminuir el impacto de los problemas. señ a·~.:.jos. es la utilización de. variedades resistentes. Pero para llegar a obtener variedades resistentes a alguno de estos problemas, se requieren estudios cuidadosos,. sistemático de evaluación de los materiales. genéticos disponibles y trabajos de mejoramiento continuos que mediante procesos de selección o mediante la utilización de las técnicas modernas de ingeniería genética, permitan la incorporación de genes en las variedades comerciales.. Para la gota y el gusano blanco se han adelantado varios trabajos de evaluación del material genético de la Colección Central Colombiana de papa y se tienen materiales seleccionados con diferentes niveles de resistencia. Pero para la polilla guatemalteca de la papa recia solanivora, que es en la actualidad, quizá el problema fitosanitario más limitante en el cultivo, y dado que es una plaga de reciente introducción en Colombia y en el continente Sur Americano, no se han adelantado estudios ni evaluaciones en este aspecto de la resistencia genética. Por lo cual la evaluación del material genético existente en la Colección Central Colombiana. de papa ,. (aproximadamente 880 Accesiones), frente al ataque de esta plaga , debería ocupar una prioridad en los programas de mejoramiento genético y manejo integrado de plagas .. Por otra parte , el Centro Internacional de la Papa -CIP- ha desarrollado un material Transgénico , con base en la variedad "parda pastusa", mediante la incorporación del Gen Cry1A(b)5, de la bacteria Bacillus thuringiensis que le confiere resistencia a insectos plaga de la familia Lepidoptera . Y que ha sido probado en el CIP (Lima, Perú) contra la polilla Phth orimaea. operculella con buenos resultados . Dado que la polilla Guatemalteca pertenece al mismo grupo taxonómico de Ph . operculella y que sus hábitos, daños e incidencia en el cultivo de la papa. 13.

(22) son similares , existen grandes posibi lidades de que dicho material sea también resistente a T solanivo ra. Esto ofrecería un potencial muy alto para el manejo de la polilla guatemalteca en. nuestras condiciones.. 5. OBJETIVOS Objetivo General. Seleccionar genotipos de la Colección Central de papa Colombiana con características promisorias de resistencia a la polilla Guatemalteca de la papa Tecia solanivora.. Objetivos específicos. •. Búsqueda de fuentes de resistencia genética en la Colección central Colombiana de papa a la polílla Guatemalteca Tecia solanivora. •. Evaluar en condiciones de cuarentena, el material transgénico de la variedad parda pastusa desarrollado por el centro Internacional de la Papa, con resistencia a la polilla de la papa Phthorimaea operculel/a (Zeller), frente al ataque de la polilla guatemalteca.. 6. METAS. 1. Evaluar mediante un tamizado (screening) preliminar, el material disponible en la colección. central Colombiana frente al ataque de la polilla Guatemalteca .. 2. Identificar y seleccionar materiales genéticos de la -CCC- que presenten características promisorias para el desarrollo de variedades resistentes.. 3. Introducir a Colombia al C.I. Tibaitatá , para fines de investigación, el material transgénico. de la variedad "parda pastusa" desarrollado en el CIP.. 4.. Evaluar en condiciones de cuarentena en el C.1. Tibaitatá el material transgénico introducido, frente al ataque de la polilla guatemalteca.. 14.

(23) 7. MARCO CONCEPTUAL. La resistencia genética a insectos se define como la cantidad relativa de caracteres heredables que tiene una planta y que pueden influir en el daño causado por un insecto, o en la disminución de sus poblaciones. Como método de control es preventivo y no reactivo. Frente a los demás métodos se caracteriza porque es limpio, ecológico y más duradero. Entre las principales ventajas se encuentra que es específico al insecto a controlar, tiene un efecto acumulativo sobre las generaciones sucesivas de la población plaga, es persistente, armonioso con el medio ambiente y fácil de adoptar por los agricultores (Cardona, 1998) Su principal desventaja es el tiempo requerido para su desarrollo ya que se necesitan de tres a 15 años. Cuando aparecen biotipos diferentes al original es. posible que se quiebre la resistencia, para lo cual se debe. planear y prevenir con anticipación buscando genotipos que manifiesten resistencia horizontal o cuantitativa .. Para buscar resistencia es necesaria la interacción activa entre planta e insectos. Las plantas son. biofabricas de compuestos orgánicos, y en transcurso de su evolución han producido. metabolitos secundarios para su defensa y protección. Así mismo los insectos mutan para quebrar o atravesar la barrera impuesta por las plantas. Las plantas basan su defensa contra los insectos con la producción de metabolitos secundarios de tipo alomonas o la ausencia de kairomonas. Estos metabolitos producen en el insecto diversas reacciones en su conducta, desarrollo biológico o en otros casos las plantas pueden tolerar cierto grado de daño sin perjudicar su producción. A partir de la aparición de estos compuestos y a la formación de defensas estructurales, la resistencia genética a insectos se basa en tres mecanismos: Antibiósis, antixenosis y tolerancia.. 7.1 Antibiosis. La antibiosis se define como todos los efectos fisiológicos adversos de naturaleza temporal o permanente que ocurren como resultado de la ingestión de una planta por un insecto. · Efectos de toxinas que influyen en la biología del insecto. Entre las manifestaciones más sobresalientes de este mecanismo están: La muerte de estados inmaduros, prolongación del ciclo de vida, fallas en el proceso de pupamiento, conversión anormal del alimento, fecundidad y fertilidad reducidas y conducta anormal (Cardona, 1998). 15.

(24) Pueden existir compuestos bioquímicos de tipo alcaloide, quetonas, flavonoides, fenoles, proteínas tóxicas, terpenoides y alcaloides, que en varios casos han sido reportados en plantas de papa con influencia en plagas y benéficos. (Estrada, 1999) Los alcaloides , compuestos nitrogenados, que en la Familia Solanácea son altamente diversos y conocidos como Glicoalcaloides (Solarmagina , solasonina, solanina, chaconina , rishitina), están presentes en varias especies como metabolitos secundarios para la defensa contra plagas y enfermedades. En plantas de papa se manifiestan cuando los tubérculos reciben luz directamente, pero son tóxicos para animales y el hombre, por esta razón no han sido considerados como una estrategia de antibiosis en un programa de mejoramiento, pero sí como práctica cultural de protección de semillas mediante luz difusa . Ha demostrado su influencia sobre insectos como Leptinotarsa decemloneata, a las polillas de la papa y gusano blanco cuando los glicoalcaloides se expresan en los tubérculos.. Otros compuestos presentes en la piel y en la carne de los tubérculos son pigmentos de amarillo a morado pasando por el rojo distribuidos diversamente en la piel y carnosidad de los tubérculos. Los amarillos son denominados carotenoides que son pigmentos accesorios en fotosíntesis y los más oscuros de tonalidades de rojo a morado son las denominadas antocianinas los cuales son el grupo más grande de pigmentos Flavonoides.. Los flavonoides son. compuestos fenólicos. que. que conforman los. cumplen funciones de. pigmentación y defensa. Estos pigmentos son considerados atrayentes para polinización de flores y posterior dispersión de sem illas (De aquí la posible alta variabilidad en la subespecie andígena) y otros funciones como protectores ante los rayos UV con mayor o menor absorción onda corta o larga dependiendo del número de grupos hidroxilos, los cuales dan un color característico (Taiz y Zeiger, 1998Según estos autores las antocianinas son glicosidos que tienen un azúcar en posición tres o en alguna otra parte. Sin estos azúcares , las antocianinas son conocidas como Antocianid inas . Los colores en estas antocianidinas están influenciadas por muchos factores , incluyendo el número de grupos hidroxilo y methoxilo en el anillo B de la antocianidina, la presencia de ácidos aromáticos esterificados en el esqueleto principal, y el Ph de la vacuola de la Célula en que estos compuestos son almacenados . En vista que un gran porcentaje de genotipos de la colección tienen diversos colores asociados a estos compuestos, se quiere determinar si estos tienen algún efecto sobre la resistencia a polilla guatemalteca .. 16.

(25) 7.2 Antixenosis. La antixenosis o no preferencia se define como la incapacidad de la planta para servir como hospedante . Es el conjunto de características,. producto de metabolitos secundarios y. estructuras de la planta que interfieren con la conducta de un insecto afectando principalmente la cópula, la oviposición y la alimentación. Particularmente se aprecia por la presencia en la planta de barreras morfológicas y químicas que afectan la conducta del insecto, tales como epidermis duras, tejidos muy duros, capas de cera , presencia de tricomas y procesos químicos que repelen o retardan la oviposición y la alimentación . En Solanum berthaulttii especie originaria de Bolivia se conoce la aparición de dos tipos de tricomas glandulares en hojas y tallos que son capaces de atrapar insectos pequeños y limitan la alimentación de insectos grandes . La segregación de esta característica a papas cultivadas fue difícil ya que las progenies mostraron rendimientos inferiores a los testigos.. (www .CGiaronline) Estudios. realizados por Malakar y Tingey en 1998 sobre esta misma especie reportan que este material silvestre de Bolivia manifiesta resistencia notable al escarabajo Colorado de la papa , a Phtorimaea operculella y áfidos de la papa.. Es posible encontrar genotipos de papa que tengan en sus tubérculos características. de. dureza, firmeza, mayor contenido de materia seca que pueden estar asociados a una mayor resistencia al daño de la polilla. Según estudios de Bejarano en 1997 en los que evaluó 10 variedades de papa (Solanum tuberosum) y tres clones ínter específicos, evidencio la probable resistencia por efectos de no preferencia en variedades nativas de agricultores (Salentuna, Tuquerreña y Argentina) . Esta respuesta puede deberse a efectos de dureza y mayor gravedad específica . Además observo en alguno de los clones ínter específicos la presencia de piel morado oscura casi negra, halos oscuros que según Estrada pueden intervenir como repelentes químicos. Para esto se requieren experimentos específicos para comprobar esta hipótesis.. 7. 3 Tolerancia. La tolerancia ha sido definida como la capacidad de la planta para soportar o tolerar daño y rendir más que otras a un mismo nivel de infestación de la plaga. Es la habilidad genética de la planta para superar una infestación o para recuperarse y producir nuevos tejidos después de la destrucción de ellos por un insecto . Su ventaja radica en que plantas tolerantes ti enen umbrales de daño mayores, yno ejercen presión de selección sobre la plaga . (Cardona, 1998) . Aunque la polilla Guatemalteca no afecta los rendimientos de la papa , efectos de tolerancia deben medirse con base a incidencia haciendo énfasis en la calidad.. 17.

(26) A partir de estos tres mecanismos las plantas producen diversos tipos y niveles de resistencia la cual debe ser detectada en su variabilidad y clasificarla en su relatividad para uso agrícola. Es decir se pueden encontrar plantas desde muy resistentes hasta muy susceptibles. La clasificación y selección de materiales resistentes se hace con referencia a variables medibles tanto en la planta (tubérculos) y en el insecto (biología), y se determina por medio de escalas de daño en el tubérculo o escalas determinadas en el desarrollo de la biología del insecto por ejemplo No. de pupas formadas (Ramán y Palacios, 1982).. Trabajos realizados en la Universidad Nacional donde en diferentes trabajos han evaluado los recursos genéticos que poseen en cuanto a clones de la colección Phureja, clones avanzados de mejoramiento y diferentes vari8dades comerciales han sugerido que existen materiales con buena respuesta de resistencia al daño. Aunque las escalas de daño utilizadas por (Alvarez et al. 2000 y Naranjo et al. 2003) hacen una valoración real de daño pero no muy relacionada con la calidad final después de la infestación utilizada. En cuanto a la resistencia de las variedades comerciales los autores demostraron que las variedades Ica Única,. Parda pastusa, y Diacol. capiro se encuentran cerca o por encima del 50 % de daño, es decir son materiales susceptibles al ataque de la polilla. Según Bejarano, 1997 citado por Álvarez, las variedades Colombianas Parda pastusa e ICA Chitagá presentan alta susceptibilidad al daño, pero las variedades nativas de la subespecie Andígena como Salentuna, Tuquerreña y Argentina presentaron promedios iguales y son estadísticamente inferiores a las variedades mejoradas.. 8. METODOLOGíA. La realización de este proyecto se fundamenta en el trabajo mancomunado del personal de los Programas de Biotecnología y Recursos Genéticos y el de Manejo Integrado de Plagas de Corpoica, quienes además de contar con la experiencia y capacitación adecuadas, tiene a su cargo el manejo de los recursos genéticos del proyecto y desarrollarán la mayor parte del trabajo en campo, en las instalaciones e infraestructura de la entidad. Para labores específicas del proyecto se contó con un profesional y un auxiliar en el área agronómica.. 8.1 Objetivo 1. Búsqueda de fuentes de resistencia genética en la Colección central. Colombiana de papa a la polilla Guatemalteca Tecia so/anivora 8.1.1 Meta 1:. Evaluar mediante un tamizado (screening) preliminar, el material disponible en la CCC frente al ataque de la polilla guatemalteca.. 18.

(27) 8.1.1.1 Experimento General Tamizado por daño y desarrollo de la plaga Siembra de la Colección Central Colombiana de papa en Campo. A principios del año 2003 se realizaron las siembra del material genético disponible en la CCC de las especies Solanum tuberosum subespecie andigena, tuberosum,. S. phureja y S.. chaucha,. S.. tuberosum subespecie. en el Centro de Investigación Tibaitatá,. con. aproximadamente 900 entradas, de las cuales se recibieron 842 y se evaluaron en forma precisa 822. El material se sembró en surcos separados 1.10 m y 0.40 m entre plantas. Por cada material se sembraron 20 plantas, (Figura 2) lo que equivale a surcos de 5 metros de largo. El manejo agronómico de los materiales estuvo a cargo del Programa de Recursos Genéticos. a. b. Figura 2. (a) Disposición del material de la -CCC- en lote vitrina en el C.1. Tibaitatá. (b) Cosecha y. selección de tubérculos para evaluación .. En el. momento de la cosecha de cada. uno de los materiales se. seleccionaron. aproximadamente 16 tubérculos libres de daño por insectos o mecánico y de un peso promedio de. 30 g.. Los tubérculos se llevaron en bolsas de papel Kraf para permitir el intercambio. gaseoso a un cuarto oscuro de la Unidad de cuarentena, del programa MIP. Con los tubérculos seleccionados por accesión, se montó un experimento general por desarrollo y daño en un cuarto de cría con condiciones ambientales controladas en la unidad de cuarentena Se utilizó un diseño de bloques incompletos con cinco repeticiones. La unidad experimental estuvo constituida por un tubérculo, ubicado en un recipiente de icopor de 286 cc, cubierto con una tapa modificada de tela negra seda poliéster. La cual suministra condiciones de oscuridad y. 19.

(28) permite el intercambio gaseoso. Además se colocó en el fondo una bolsa de papel "kraf humedecido. En cada unidad experimental se liberaron 10 larvas en primer instar (recién emergidas), provenientes de la cría masiva de polilla que se tiene en el laboratorio (Figura 3).. Figura 3. Unidad experimental constituida por un recipiente de icopor acondicionado. con papel Kraf en el fondo, un anillo de PVC y un tubérculo de papa y una infestación de 10 larvas de la polilla. Se realizaron tres ensayos distribuidos de la siguiente manera: Para las especies o accesiones de S. chaucha y S. phureja se integró en un primer experimento por características similares de igual ciclo de producción y características de brotación temprana. La Solanum tuberosum subespecie tuberosum por tener un ciclo de cinco meses igual que la mayoría de variedades comerciales en las condiciones de Tibaitatá se recolectaron como un segundo grupo el cual fue también integrado en un segundo experimento. Y finalmente después de recoger de campo toda la colección de la subespecie andígena se integró en un tercer experimento por ser los genotipos de cosecha tardía (seis meses). Todos los experimentos se montaron en la unidad de cuarentena del programa MIPde Corpoica. El montaje se aprecia en la figura 4.. La evaluación de estos experimentos de tamizado se realizó a los 40 días después del montaje, tiempo en el cual ha transcurrido una generación de la plaga. El ciclo en las condiciones establecidas de larva de primer instar a estado adulto fue de 33 días, de larva I a larva IV 15 días, y de pupa a estado adulto 18 días. Se dejó ocho días más para la emergencia total de los adultos.. 20.

(29) Figura 4. Montaje y disposición de los experimentos de bloques incompletos para evaluación de genotipos frente al ataque de la polilla Guatemalteca .. Se evaluó el No. de pupas formadas, el No. de adultos, su sexo y en cada uno de los tubérculos se determinó la severidad del daño mediante una escala de cero a cuatro así:. Grado. % de daño. O. Ningún daño. 1. 1 a 25 %. 2. 26 a 50 %. 3. 51 a 75 %. 4. 76 a 100 %. Para aplicar la escala, cada tubérculo se parte en cuartos y si uno de ellos presenta daño se asume un 25 %, si dos 50 %, tres el 75 % Y si los cuatro se asumen el 100 % de daño (Ver figura 5).. 11. '1 .ji. It. if/,' ~ . 11 ). •. Figura 5. Aspecto del tubérculo de papa con diferentes grados de daño ocasionado por la polilla .. 21.

(30) Se evaluó la pérdida de peso total por la infestación mediante registros de peso inicial y peso final después del desarrollo biológico de la infestación aplicada a los 40 días. Para medir el consumo se restó de la perdida de peso total, el promedio de la perdida de peso por deshidratación y respiración, la cual fue medida por el diferencial de peso in icial y final de tres tubérculos de cada genotipo sin infestación.. Finalmente se realizó una prueba binomial para determinar si el color presentado por los genotipos pueden tener alguna relación con la resistencia en los genc\ipos con menor daño y formación de pupas. El color es una característica de alta heredabilidad y según los resultados de evaluaciones morfológicas de la colección puede presentarse en diversas formas, partes e intensidades en los tubérculos. Los colores más representativos de la piel son los rojos, morados y amarillos y la combinación de estos. Los dos primeros se asocian a la producción de antocianina por las plantas, el cual es un compuesto de tipo flavonoide. y los últimos a. carotenoides, Con el propósito de determinar si los tubérculos más oscuros están asociados a una mayor resistencia se realizó una evaluación estadística partiendo de los resultados del tamizado por daño es las diferentes especies frente a información de descripción morfológica de toda la colección de papa realizada por el Programa de Recursos Genéticos desde 1996, Se tomó la información referente a Color Primario de la piel, color secundario de la piel, color primario de la carne y color secundario de la carne, se contrastará con los resultados del screening. La información morfológica del color se basa en los siguientes descriptores: Ver tabla 1 y Figura 6.. Tabla 1. Descriptores utilizados por el Programa de Recursos Genéticos para evaluación morfológica de Ia C oIecclon cen tiC I b'lana d e papa ra oom Color primario Carne Color secundario carne Color Primario Piel Color Secundario piel. 1 Blanco Crema. O Ausente. 1 Blanco. O Ausente. 2 Amanllo. 1. Blanco crema. 2 Crema. 1 Crema. 3 Naranja. 2. Amarillo. 3. Amarillo claro. 2 Blanco. 4 Marrón. 3. Naranja. 4. Amarillo. 3 Amarillo claro. 5 Rosado. 4. Marrón. 5. Amarillo intenso. 4 Amarillo. 6 Rojo. 5. Rosado. 6. Rojo. 5 Amarillo intenso. 7 Rojo Morado. 6. Rojo. 7. Morado. 6 Rojo. 8 Morado. 7. Rojo morado. 8. Violeta. 7 Morado. 9 Negruzco. 8. Morado. 9. Negruzco. 8 Violeta. 22.

(31) Como no existen estudios de porcentajes o concentración de las antocianinas se partirá del supuesto que los colores más oscuros es decir del rojo. en adelante se consideran como. mayores portadores de antocianina. La información se t.abuló en variables de tipo binomial, discriminando y tabulando con número 1 si poseen la característica (Antocianina) y O si no la poseen (Colores claros).. ~. - ........ Figura 6. Tubérculos de papa mostrando diversos colores primarios y secundarios tanto de piel como de carne.. 8.1.2 Meta 2: Identificar y seleccionar materiales genéticos que presenten características promisorias para el desarrollo de variedades resistentes.. Con la información obtenida en el tamizado preliminar por daño se identificarán y seleccionarán los mejores materiales. Estos serán manejados de acuerdo con los parámetros que maneja el. programa de Recursos Genéticos. Y una escala de resistencia- susceptibilidad con base en la escala de daño (Tabla 2).. Tabla 2. Escala de daño y de resistencia con base en el porcentaje de daño para evaluar genotipos de la Colección Central Colombiana de papa.. Escala de daño. Escala de resistencia-susceptibilidad. Grado. Porcentaje de daño. Nivel de resistencia. O. Ningún daño. 1. 1 a 25 %. 2. 26 a 50 %. Medianamente resistentes (MR). 3. 51 a 75 %. Susceptible (S). 4. 76 a 100%. Altamente susceptible (AS). Altamente resistente (AR) Resistentes (R). 23.

(32) Se escogieron los genotipos AR, R Y MR en todas las especies evaluadas. Además se tuvo en cuenta otras variables como consumo, y efectos de antibióticos. Según Vallejo y Estrada, 2002, los grados de resistencia se definen así:. Altamente resistente: Planta con alta resistencia es aquella que sufre poco daño en. comparación con otras, en determinadas condiciones. Resistencia Moderada: Cuando la planta sufre un daño menor que el daño promedio causado. en las variedades en general. Susceptibilidad: La planta sufre un daño semejante al daño promedio sufrido por las. variedades en general. Alta susceptibilidad: La planta sufre un daño mayor que el daño promedio sufrido por las. variedades en general.. 8.1.2.1 Tamizado por desarrollo de la plaga. Con los resultados del experimento general pero en variables medibles en el insecto se determinará la influencia de los genotipos en el desarrollo biológico. Se utilizó una escala basada en los trabajos de Ramán 'j Palacios 1982 en los que evaluaron la colección de papa del CIP con 3.747 accesiones para seleccionar genotipos por resistencia a Phthorimaea operculella. Ellos utilizaron una infestación de cinco larvas por tubérculo. Las escalas son las siguientes: Tamizado por Daño (Con base a Número de agujeros por tubérculo) No. de agujeros. Denominación. 1 Agujero. Altamente resistente. 1a2. Resistente. 2a4. Susceptible. > de 4. Altamente susceptible. Tamizado por pupación (Con base en número promedio de pupas) Media de pupas. Denominación. O a 0.5. Altamente resistentes. 0.5 a 1. Resistentes. 1a2. Susceptibles. >de 2. Altamente susceptible. 24.

(33) Escala ajustada a la infestación utilizada en esta evaluación (10 larvas por tubérculo). Media de pupas. Denominación. Oa 1. Altamente resistentes (AR). 1.1. a 2. Resistentes (R). 2 .1 a 4. Moderadamente Susceptibles (MR). > de 4.1. Altamente susceptibles(AS). Se hará también selección por la variable pupas no emergidas, la cual ofrece una respuesta directa de los genotipos sobre la biología del insecto.. 8.2 Objetivo 2. Evaluar en condiciones de cuarentena, el material transgénico de la variedad parda pastusa desarrollado por el centro Internacional de la Papa, con resistencia a la polilla de la papa Phthorimaea operculella (Zeller), frente al ataque de la polilla guatemalteca.. 8.2.1 Meta 3: Introducir a Colombia al C.1. Tibaitatá, para fines de investigación, el material transgénico. de. la. variedad. "parda. pastusa". desarrollado. en. el . centro. internacional de la papa.. En coordinación con el grupo de investigación en semillas del CIP y los servicios y autoridades de protección vegetal de Perú y Colombia, se harán todos los trámites pertinentes y se obtendrán las licencias respectivas para traer del CIP a Corpoica en el C.I. Tibaitatá, el material transgénico de la variedad parda pastusa para la investigación. Este material tiene alrededor de 30 líneas y se traerá como mínimo 10 tubérculos de cada línea.. Una vez introducido al país dicho material transgénico se mantendré': en el C.1. Tibaitatá en las facilidades de cuarentena del Programa Nacional MIP.. 8.2.2. Meta 4. Evaluar en condiciones de cuarentena en el C.I. Tibaitatá el material transgénico introducido, frente al ataque de la polilla guatemalteca.. El material transgénico, se someterá en condiciones de confinamiento en la unidad de cuarentena, a evaluación de acuerdo con la metodología descrita en el experimento general por. 25.

(34) daño y desarrollo de la plaga. Para niveles de resistencia se evaluará el daño en los tubérculos de acuerdo con la escalas de resistencia establecida. Para la evaluación por desarrollo de la plaga se determinará el número de larvas que pupen, los adultos que emerjan y su sexo. En los experimentos, además del material transgénico se incluirá, como testigo un tratamiento con tubérculos de la variedad parda pastusa no transformada de la que se siembra comercialmente en el país. Además se tendrá en cuenta las recomendaciones de evaluación. y protocolos. suministrados en el CIP.. 9. RESULTADOS Y DISCUSiÓN. 9. 1 Estandarización de la metodología y resultados previos.. 9.1.1. Evaluación de accesiones en el 2002. Con el propósito de estandarizar metodologías confiables se realizaron una serie de experimentos previos para establecer una densidad apropiada, una unidad experiment2 : eficiente y como adiestramiento en el manejo de la plaga para el montaje de experimentos con gran número de tratamientos.. El primer experimento se montó con genotipos de Solanum chaucha y Solanum phureja con infestaciones de 5 larvas por tubérculo. Aunque en ese momento no se tenía una metodología estandarizada y confiable estos resultados no se tuvieron en cuenta aunque el genotipo 17 Phureja mostró ser uno de los menos susceptibles al daño.. Un segundo experimento preliminar se montó con algunos genotipos recolectados a finales del. 2002 con cerca de 77 accesiones de la subespecie andígena, se montaron con el fin de adiestramiento. El primer experimento se realizó en la unidad de cuarentena, el cual constó de un tamizado por daño y desarrollo de la plaga, con 10 larvas neonatas sobre cada tubérculo, dentro de un recipiente de icopor de 286 cc, su respectiva tapa modificada. Se utilizó un diseño completamente al azar con cinco repeticiones. A los 3 días de montado se realizó la primera evaluación del Número de larvas muertas de primer instar. A los 40 días después de montado el experimento se hizo el conteo de Número de pupas formadas, Número de adultos emergidos y su sexo y finalmente evaluar el daño generado al tubérculo por medio de la escala de daño establecida.. 26.

(35) A los resultados para la primera variable , (número de larvas muertas de primer instar) se les aplicó análisis de varianza utilizando la prueba Student-Newman-keuls, prueba conservadora cuando se analizan muchos tratamientos con este diseño experimental.. La variable mostró diferencias altamente significativas entre tratamientos. La prueba separó 13 grupos de tratamientos, mostrando las diferencias con diferente letra, de la A hasta la M.. El tratamiento 53 correspondiente a la accesión 662 presentó los mayores promedios de mortalidad frente a los demás tratamientos y es diferente estadísticamente de todos los demás. En vista. que esta mortalidad está influenciada por cargas electrostáticas del recipiente de. icopor, se tendrán en cuenta los tratamientos del grupo A, mientras se tiene la evaluación completa de todos los genotipos de la colección. El ensayo en general mostró un rango de mortalidad de larvas de primer instar de 4,2 o 42 %. A 8,4 larvas u 84 %. El grupo A consta de 29 Tratamientos pero se escogen los 10 que generaron las diferencias más altas. Los genotipos con menor daño se aprecian en la tabla 3.. Tabla 3. Resumen de las 10 accesiones con menor daño y formación de pupas en . accesiones del año 2002 No.. Media de No.. consecutivo. de larvas. te la. muertas. nto. accesión. primer instar.. 66. 667. 53. Tratamie. Media para. Media para. No. de. No. de. experimento con 77. Media. Media. Nivel de daño. machos. Hembras. (%). pupas. adultos. 7.4. 1. 1. 1.22. 1.22. 7.59 C. 662. 8.4. 1.75. 1.5. 1.58. 1.22. 59.7 BC. 55. 654. 76. 2.5. 2.0. 1.40. 1.31. 31.22 BC. 60. 237. 6.6. 2.6. 1.8. 1.26. 1.40. 65.3 ABC. 52. 328. 6.8. 2.6. 2.0. 1.29. 1.34. 67.18 ABC. 27. 671. 8.0. 2.75. 1.75. 1.34. 1.22. 62ABC. 50. 435-37. 5.4. 2.8. 2.0. 1.38. 1.22. 32.31 BC. 25. 274. 5.8. 3.2. 2.6. 1.43. 1.46. 50 .7 ABC. 9. 191. 5.6. 3.5. 2.5. 1.22. 1.53. 29.18 BC. 18. 351. 5.2. 3.2. 2.6. 1.47. 1.34. 29.18ABC. Tratamientos con diferente letra son estadlstlcamente diferentes. 27.

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Figura  1.  Fenotipos de tubérculos de  la  Colección  Central  Colombiana  de  papa  mostrando  la  variabilidad  y  diversidad en formas,  tamaños,  colores
Figura  4.  Montaje  y  disposición de los experimentos de bloques incompletos para evaluación  de genotipos frente al  ataque de la polilla Guatemalteca
Figura  6.  Tubérculos de  papa  mostrando diversos  colores  primarios y secundarios tanto  de  piel  como de  carne
Tabla  3.  Resumen  de  las  10  accesiones  con  menor  daño  y  formación  de  pupas  en  experimento  con  77  accesiones del  año 2002
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